4 RADON SISÄILMASSA Anne Weltner, Hannu Arvela, Tuukka Turtiainen, Ilona Mäkeläinen, Tuomas Valmari SISÄLLYSLUETTELO 4.1 Terveyshaitta... 112 4.2 Radonlähteet... 120 4.3 Radonin alueellinen esiintyminen... 122 4.4 Radonpitoisuuteen vaikuttavia tekijöitä... 128 4.5 Radonin ja hajoamistuotteiden mittaaminen... 135 4.6 Radonia koskevat hallinnolliset ohjeet... 140 4.7 Radonkorjaukset... 143 4.8 Radon uudisrakentamisessa... 149 4.9 Radonfysiikkaa... 150
Radon on sisäilmassa esiintyvä radioaktiivinen kaasu, jonka on todettu lisäävän riskiä sairastua keuhkosyöpään. Suomessa todetaan vuosittain 2000 keuhkosyöpää, joista radonin arvioidaan aiheuttavan 100 600. Kotimaisten ja kansainvälisten tutkimusten perusteella todennäköisimpänä määränä pidetään 200 vuotuista keuhkosyöpätapausta. Ei ole havaittu, että radon aiheuttaisi muita terveyshaittoja kuin keuhkosyöpää. Radonia syntyy kallio- ja maaperässä radioaktiivisen uraanin ja toriumin hajotessa useiden vaiheiden kautta lopulta stabiiliksi, ei-aktiiviseksi lyijyksi (liitteet 1 ja 2). Radon on hajoamissarjojen ainoa kaasu ja sitä esiintyy useina isotooppeina: uraanisarjan 222 Rn (radon), toriumsarjan 220 Rn (toron) ja aktiniumsarjan 219 Rn (aktinon). Säteilysuojelun kannalta merkittävin radonin isotooppi on 238 U-sarjan 222 Rn, jonka puoliintumisaika on 3,8 vuorokautta. 220 Rn:n puoliintumisaika on 56 sekuntia, joten vain pieni osa siitä ehtii kulkeutua maa- ja kallioperästä hengitysilmaamme. Aktiniumsarjaan kuuluvaa radonin isotooppia 219 Rn ei käytännössä hengitysilmassa esiinny lyhyen puoliintumisajan (3,96 s) ja maankuoren hyvin pienen 235 U-pitoisuuden vuoksi. Jatkossa radonista puhuttaessa tarkoitetaan nimenomaan isotooppia 222 Rn. Radonin ja sen hajoamistuotteiden aktiivisuuspitoisuuden ja altistuksen yksiköitä kuvataan tarkemmin luvussa 4.9. Termin radonin aktiivisuuspitoisuus sijaan käytetään jatkossa lyhyempää termiä radonpitoisuus. Sisäilman suuri radonpitoisuus johtuu maaperän erittäin radonpitoisen ilman virtauksesta sisätiloihin. Suomalaisissa asunnoissa sisäilman keskimääräinen radonpitoisuus on 120 becquereliä kuutiometrissä (Bq/m 3 ), joka on korkeimpia arvoja maailmassa. Syynä suureen pitoisuuteen ovat kylmä ilmastomme, rakennusten perustamistapa ja tiiviys sekä tavallista enemmän uraania sisältävä maankamara ja hyvin ilmaa läpäisevä rakennusmaa. Sisäilman radonista aiheutuu suomalaisille keskimäärin 2 millisievertin (msv) säteilyannos vuodessa eli noin puolet vuotuisesta efektiivisestä annoksesta. 4.1 Terveyshaitta Radoniin liittyvä keuhkosyöpävaara ei aiheudu itse radonkaasusta, vaan sen lyhytikäisistä hajoamistuotteista. Sekä radonkaasu että ilmassa leijuvat radonin hajoamistuotteet kulkeutuvat hengitysilman mukana keuhkoihin. Toisin kuin radonkaasu, hajoamistuotteet tarttuvat keuhkoputkistoon ja keuhkorakkuloihin aiheuttaen keuhkoille säteilyannoksen. Saatu annos lisää riskiä sairastua keuhkosyöpään. 112
SÄTEILY YMPÄRISTÖSSÄ Radonin ja keuhkosyövän välisestä yhteydestä on olemassa paljon eri menetelmin saatua tietoa. Yhteyden selvittämiseen on käytetty ainakin kolmea lähestymistapaa: epidemiologiaa, dosimetriaa ja eläinkokeita. Epidemiologia on tutkimusala, jonka kohteena on sairauksien esiintyminen väestössä. Seurantatutkimuksissa selvitetään yhden tai useamman sairauden ilmaantuvuutta valitussa ihmisjoukossa (kohortissa), jonka altistus tietylle tekijälle tunnetaan. Tapaus-verrokkitutkimuksissa taas selvitetään, eroaako tiettyyn tautiin, kuten keuhkosyöpään, sairastuneiden henkilöiden altistus (yksi tai useampia altisteita) heille valittujen verrokkihenkilöiden altistuksesta. Radonin aiheuttamaa keuhkosyöpävaaraa selvittävät seurantatutkimukset ovat useimmiten kohdistuneet kaivosympäristössä saatuun altistukseen ja tapaus-verrokkitutkimukset asuinympäristön altistukseen. Dosimetria tarkoittaa säteilyannosten mittaamista tai arvioimista laskennallisin menetelmin. Radondosimetria perustuu sekä kokeelliseen että teoreettiseen tutkimukseen. Sen päämääränä on arvioida radonista ja sen lyhytikäisistä hajoamistuotteista aiheutuva säteilyannos ja sen perusteella syöpäriski. Laadullisesti parhaat ja laajimmat epidemiologiset tutkimukset ovat selvittäneet radonin vaikutusta kaivoksissa työskennelleisiin aikuisiin miehiin. Radondosimetrian avulla näiden tutkimusten riskiarvioita voidaan soveltaa myös sellaisiin ihmisryhmiin ja olosuhteisiin, joiden riskistä ei ole saatavilla kvantitatiivista tietoa (naiset ja lapset, asuinympäristö). Eläinkokeilla voidaan tutkia edellisiä lähestymistapoja tarkemmin miten esimerkiksi tupakansavu tai altistuksen jaksottaminen muuttaa radonaltistuksesta aiheutuvaa riskiä. Haittapuolena on, ettei tuloksia voida suoraan soveltaa ihmiseen. Historiaa Radonin terveyshaittojen tutkimuksen voidaan katsoa alkaneen 1500-luvulla. Ensimmäiset tiedossa olevat radonin uhrit olivat kaivostyöntekijöitä. Tuon ajan kaivostekniikasta on käytettävissä melko tarkkoja tietoja alan uranuurtajan Georgius Agricolan vuonna 1556 ilmestyneen kirjan De Re Metallica ansiosta. Kirjan mukaan 1400-luvun lopulla alkoi voimaperäinen hopeakaivostoiminta Erzgebirgen pohjoisrinteillä Schneebergin alueella (nykyisin Saksan aluetta) sekä toisella puolella Erzgebirgeä Joachimsthalissa (nykyisin Jáchymovin kaupunki Tshekissä). Agrico- 113
lan mukaan Schneebergissä malmi oli hyvin syvällä. Jotkin kaivoskuilut ulottuivat jopa 400 metrin syvyyteen. Ilmanvaihto kuiluissa oli ilmeisesti kaukana nykyisistä työsuojelunormeista. Joachimsthalissa taas malmia louhittiin läheltä maan pintaa. Aikalaiset havaitsivat, että Schneebergissä nuoret miehet kuolivat usein keuhkosairauteen. Ensimmäisenä havainnon kirjasi Paracelsus, jonka teos Von der Bergsucht und anderen Bergkrankheiten ilmestyi 1567. Sanaa Bergsucht vuorisairaus käytettiin yleisnimenä kaivosmiesten keuhkosairauksille. Sairautta kutsuttiin myöhemmin Schneebergin keuhkosairaudeksi. Se yleistyi 1600- ja 1700-luvuilla samanaikaisesti, kun hopean, koboltin ja kuparin louhinta lisääntyi. Vuonna 1879 paikalliset lääkärit Härtig ja Hesse määrittivät Schneebergin taudin keuhkosyöväksi. Heidän mukaansa tautiin kuoli noin 75 prosenttia alueen kaivosmiehistä. Vaikka keuhkosyöpä pystyttiinkin yhdistämään alueen kaivostoimintaan, ei vielä tiedetty, mikä tekijä sen aiheutti. Vuonna 1898 Marie ja Pierre Curie eristivät Joachimsthalin uraanipitoisesta malmista aiemmin tuntemattomat alkuaineet radiumin ja poloniumin. He havaitsivat radiumin tuottavan radioaktiivista kaasua, jota he kutsuivat nimellä radiumemanaatio. Ensimmäiset radiumemanaation mittaustulokset julkaistiin vuonna 1901. Myöhemmin kaasu sai nimen radon. Samoihin aikoihin havaittiin ensimmäiset röntgensäteilyn ja radiumin aiheuttamat ihosyövät. Palapelin ratkaisevat palat olivatkin jo koossa, mutta kokonaiskuva ei ollut vielä hahmottunut. Maailmassa alkoi 1940-luvulla laaja uraanin louhinta lähinnä sotilaallisia tarkoituksia varten. Tärkeimmät alueet olivat Belgian Kongo, Kanada ja Colorado USA:ssa. Uraanin kysynnän vuoksi kaivostoiminta aloitettiin uudelleen myös Schneebergin vanhalla kaivosalueella, silloisessa Itä-Saksassa, samoin kuin silloisessa Tshekkoslovakiassa Joachimsthalin eli nykyisen Jáchymovin vanhalla malmialueella. Suomessakin käynnistyi louhinta Askolassa ja Enon kunnan Paukkajavaarassa 1950- ja 1960-lukujen vaihteessa. Askolassa toiminta kahdessa avolouhoksessa oli erittäin pienimuotoista. Paukkajavaarassa malmia louhittiin pienessä avolouhoksessa ja pienessä maanalaisessa kaivoksessa yhteensä 30 000 tonnia. Molempien kaivosten toiminta lopetettiin kannattamattomana. Saksassa tehtiin jo 1930-luvulla mittauksia, joiden mukaan Schneebergin alueen kaivoksissa radonpitoisuudet olivat luokkaa 70 000 120 000 Bq/m 3. Eräässä kaivoksessa radonpitoisuus oli keskimäärin puoli miljoonaa becquereliä kuutiometrissä ilmaa. Kaivoksella oli 114
SÄTEILY YMPÄRISTÖSSÄ synkkä maine, sillä useimmat kaivosmiehet sairastuivat siellä keuhkosyöpään ja sitä kutsuttiinkin nimellä kuolemankaivos. Alkuvaiheessa kaivostyöntekijöiden säteilysuojeluun ei kuitenkaan kiinnitetty huomiota. Radonia tai sen hajoamistuotteita ei mitattu kaivoksissa systemaattisesti ennen 1950-lukua. Ongelmaksi koettiin, etteivät teoreettiset laskelmat keuhkojen ekvivalenttiannoksesta johtaneet havaittuihin korkeisiin syöpäilmaantuvuuksiin. Arseenia ja muita myrkyllisiä aineita sisältävän pölyn uskottiin olevan tärkein syy kaivosmiesten keuhkosyöpään. Radonin aiheuttaman keuhkosyövän mekanismia selvittävät tutkimukset kuitenkin jatkuivat. Asia ratkesi, kun radonin hajoamistuotteiden rooli selvisi. Ensimmäiset kvantitatiiviset epidemiologiaan perustuvat arviot kaivosilman radonin hajoamistuotteiden aiheuttamasta keuhkosyöpäriskistä saatiin 1970-luvulla. Samoihin aikoihin Suomessakin ryhdyttiin mittaamaan ja valvomaan kaivosten radonpitoisuutta. Ensimmäiset mittaukset asunnoissa tehtiin 1970-luvun puolenvälin jälkeen. Asuntojen säteilysuojeluongelmaksi radon tunnistettiin vasta 1980-luvun alussa. Radondosimetriaa Valtaosa radonin ja sen hajoamistuotteiden aiheuttamasta efektiivisestä annoksesta on peräisin keuhkoihin jääneistä alfasäteilyä lähettävistä hajoamistuotteista. Radonkaasun osuus annoksesta on vain pari prosenttia. Samansuuruinen osuus aiheutuu vereen liuenneesta radonista ja sen hajoamistuotteista muulle elimistölle. Annos aiheutuu lähes kokonaan alfasäteilystä; beeta- ja gammasäteilyn osuus on niin pieni, että se voidaan jättää huomiotta. Radonin lyhytikäisten hajoamistuotteiden aktiivisuuspitoisuus ilmoitetaan yleensä potentiaalisena alfaenergiapitoisuutena (lyhyemmin alfaenergiapitoisuus). Se on tilavuusyksikössä ilmaa olevien lyhytikäisten hajoamistuotteiden alfahajoamisissa vapautuva energiamäärä, kun jokainen atomi on hajonnut 210 Pb-atomiksi (katso luku 4.9). Radonin hajoamistuotteet ovat ilmassa kahdessa erilaisessa muodossa: kiinnittymättöminä tai aerosolihiukkasiin kiinnittyneinä. Syntymänsä jälkeen radonin hajoamistuotteet reagoivat nopeasti alle sekunnissa ilmassa olevien höyryjen ja kaasujen kanssa muodostaen pieniä molekyyliryppäitä. Tämä hajoamistuotteiden niin sanottu kiinnittymätön osuus 115
koostuu valtaosaltaan nuklidista 218 Po. Molekyyliryppäät törmäävät diffuusion vaikutuksesta ilman aerosolihiukkasiin ja kiinnittyvät niihin tyypillisesti 1 100 sekunnin kuluessa. Kiinnittymisen lisäksi myös päinvastainen tapahtuma on mahdollinen: Alfahajoamisessa rekyyliydin saattaa irrota hiukkasesta. Esimerkiksi 218 Po:n hajotessa syntyvän 214 Pb:n irtoamistodennäköisyys on noin 0,8. Sen sijaan beetahajoamisessa rekyylienergia ei riitä siihen, että muodostuvat hajoamistuotteet (uraanisarjassa 214 Bi ja 214 Po) irtoaisivat aerosolihiukkasesta. Kiinnittymättömät hajoamistuotteet ovat kooltaan alle 0,01 µm molekyyliryppäissä ja kiinnittyneet yli 0,01 µm hiukkasissa (kuva 4.1). Kiinnittymättömien osuus alfaenergiapitoisuudesta on huoneilmassa tyypillisesti 2 8 prosenttia. suhteellinen aktiivisuus da/d ln(d) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,0001 218 Po 214 Po 0,001 0,01 0,1 1 10 KUVA 4.1 Radonin hajoamistuotteiden aktiivisuusjakaumia huoneilmassa hiukkasten koon funktiona Kokoalueella yli 0,01 µm oleva osuus on kiinnittynyt ilmassa leijuviin hiukkasiin. Alle 0,01 µm kokoalueella oleva osuus koostuu kiinnittymättömistä hajoamistuotteista. Ilmassa olevien hajoamistuotteiden ja radonkaasun aktiivisuuspitoisuuksien suhdetta kuvataan tasapainosuhteella, joka on todellisen alfaenergiapitoisuuden ja täydellistä tasapainoa vastaavan alfaenergiapitoisuuden suhde. Täydellinen tasapaino vallitsisi, jos radonpitoisuus olisi pitkään muuttumaton ja hajoamistuotteita poistuisi ilmasta ainoastaan radioaktiivisen hajoamisen kautta. Tasapainosuhteen arvo on pienempi kuin yksi, koska osa hajoamistuotteista tarttuu seiniin ja muihin pintoihin. Tasapainosuhteeseen vaikuttaa pääasiallisesti kaksi kilpailevaa prosessia: edellä mainittu kiinnittymättömien hajoamistuotteiden tarttuminen aerosolihiukkasiin sekä niiden poistuminen ilmasta erilaisille pinnoille. Mitä suurempi on ilman hiukkaspitoisuus, sitä nopeammin hajoamistuotteita sisältävät ryppäät tarttuvat aerosolihiukkasiin ja sitä suurempi osa hajoamistuotteista on kiinnittyneessä muodossa. Kiinnit- 116
SÄTEILY YMPÄRISTÖSSÄ tyneet hajoamistuotteet pysyvät ilmassa pitkään. Noin kahdeksan tunnin kuluttua ne ovat tarttuneet asunnon seinille ja muihin pintoihin. Kiinnittymättömät hajoamistuotteet tarttuvat pintoihin sata kertaa nopeammin. Tyypillinen tasapainosuhteen arvo asunnoissa on 0,4 0,6. Kun hengitysilman hiukkaspitoisuus on suuri kuten kaivoksessa on kiinnittymättömien hajoamistuotteiden osuus pieni ja annoksen voidaan katsoa olevan suoraan verrannollinen alfaenergiapitoisuuteen. Kun hiukkaspitoisuus on pieni kuten usein asunnossa kiinnittymättömien osuus koko alfaenergiapitoisuudesta on suhteellisesti suurempi kuin suuren hiukkaspitoisuuden tapauksessa. Kiinnittymättömät hajoamistuotteet tarttuvat myös keuhkoputkistoon paljon herkemmin, mistä seuraa, että niistä aiheutuva annos alfaenergiapitoisuuden yksikköä kohden on suurempi kuin kiinnittyneistä aiheutuva. Kiinnittymättömien hajoamistuotteiden suurempi annosvaikutus kompensoi niiden nopean pintoihin tarttumisen aiheuttamaa pienentynyttä kokonaisalfaenergiapitoisuutta, mistä seuraa, että radonkaasun pitoisuus on parempi annoksen mitta kuin alfaenergiapitoisuus. Absorboituneen annoksen laskemiseksi tarvitaan matemaattinen malli, jonka avulla keuhkojen eri osiin kohdistuva säteilyaltistus ja säteilyannos voidaan arvioida. Eri malleilla saadut annosarviot riippuvat niissä käytettyjen parametrien arvoista ja muista oletuksista. Tärkeimmät annosarvioon vaikuttavat parametrit ovat hengitysilman pienhiukkasten kokojakauma, kiinnittymättömien hajoamistuotteiden osuus, hengitysnopeus ja syvyys, jolla säteilyherkkien solujen tumat sijaitsevat kudoksessa. Keuhkosyöpään sairastuneita kaivostyöntekijöitä tutkittaessa on havaittu, että 75 prosenttia kasvaimista sijaitsee keuhkoputkiston alueella. Säteilylle herkimmät solut sijaitsevat siis keuhkoputkiston epiteelissä. Luvussa 7.5 käsitellään kansainvälisen säteilysuojelutoimikunnan (ICRP) keuhkomalleja myös muiden radioaktiivisten aineiden osalta. Kun käytetään viimeisintä ja parasta saatavissa olevaa tietoa fysikaalisista ja biologisista parametreistä, saadaan keuhkoputken epiteelin tyvisoluille absorboituneen annoksen (ngy) ja alfaenergiaaltistuksen (Bq h /m 3 EEC, luku 4.9) väliseksi muuntokertoimeksi 5 25 ngy/(bq h/m 3 ) (keskimmäinen arvo 9 ngy/(bq h/m 3 )). Kertomalla alfasäteilyn painotuskertoimella 20 ja keuhkoputkiston kudospainotuskertoimella 0,08 saadaan efektiivisen annoksen ja altistuksen suhteeksi noin 15 nsv/(bq h/m 3 ) eli 9,56 msv/wlm. Hengitysnopeudeksi ole- 117
tetaan tällöin 0,6 m 3 /h, hiukkasten mediaanihalkaisijaksi 0,1 0,15 µm ja kiinnittymättömien hajoamistuotteiden osuudeksi 0,05. ICRP:n esittämä vaihtoehtoinen tapa arvioida alfaenergia-altistuksen ja efektiivisen annoksen suhdetta perustuu epidemiologisissa tutkimuksissa havaittuun keuhkosyövän ilmaantuvuuteen altistusyksikköä kohti. Riittävää kvantitatiivista tietoa riskistä on toistaiseksi saatavissa vain kaivostutkimuksista. Niiden antamaan tietoon perustuen saadaan muunnoskertoimen arvoksi työympäristössä 5,06 msv/wlm ja asuinympäristössä 3,88 msv/wlm. Tästä voidaan laskea, että asuminen 100 Bq/m 3 radonpitoisuudessa vastaa 1,7 msv:n efektiivistä annosta vuodessa. Silloin oletetaan, että kotona oleskellaan 7 000 tuntia vuodessa ja että tasapainosuhteen arvo on 0,4. Dosimetrinen ja suoraan riskiin perustuva malli eroavat toisistaan noin tekijällä 2,5. Yhteensopivuus on mallien epävarmuudet huomioon ottaen tyydyttävä. Epidemiologiset tutkimukset Ensimmäinen kvantitatiivinen arvio radonin hajoamistuotteiden alfaenergia-altistuksen ja keuhkosyövän välisestä yhteydestä saatiin 1971 julkaistusta epidemiologisesta tutkimuksesta. Lundinin ja hänen työtovereittensa julkaisema kohorttitutkimus käsitteli USA:n uraanikaivostyöläisiä. Seuraavana vuonna julkaistiin vastaava tutkimus tshekkoslovakialaisista uraanikaivostyöläisistä. Sekä näissä että useissa myöhemmin julkaistuissa tutkimuksissa keuhkosyövän riskin havaittiin kasvavan työssä saadun kokonaisaltistuksen myötä. Vaikka keuhkosyöpäriski altistusyksikköä kohti vaihteleekin tutkimuksesta toiseen, on tulos ollut samansuuntainen kaikissa niissä tutkimuksissa, joissa aineiston laatu ja määrä ovat riittäviä: kaivostyössä saadun alfaenergia-altistuksen ja keuhkosyövän välillä on yhteys. Suuret aineistot ovat antaneet mahdollisuuden tutkia myös miten eri tekijät muokkaavat alfaenergia-altistuksen aiheuttamaa riskiä. Tällaisia tekijöitä ovat tupakointi, työntekijän ikä altistuksen alkaessa tai taudin puhjetessa, altistuksesta kulunut aika ja altistuksen kesto. Sekä kaivos- että asuntotutkimusten tuloksista kerrotaan enemmän kirjassa Säteilyn terveysvaikutukset (kirja 4) säteilyepidemiologiasta kertovassa luvussa 7. Asuinympäristössä radonista aiheutuva keuhkosyöpäriski on vaikea tutkittava, koska todella suuret pitoisuudet ovat suhteellisen harvinaisia. 118
SÄTEILY YMPÄRISTÖSSÄ Tupakointi on radonia paljon voimakkaampi keuhkosyövän aiheuttaja, ja radonin osuutta riskiin on vaikea saada näkyviin. Vaikeutena on lisäksi se, että kymmenien vuosien takainen radonaltistus on arvioitava tämänhetkisen pitoisuuden perusteella. Ensimmäinen asuinympäristön epidemiologinen tutkimus käsitteli Öölannin saaren asukkaiden radonaltistusta ja keuhkosyöpäilmaantuvuutta, ja se julkaistiin jo vuonna 1979. Sen jälkeen on tehty useita muita epidemiologisia tutkimuksia. Tulokset ovat olleet vaihtelevia. Yhdysvaltain tiedeneuvoston BEIR VI-raportti arvioi, että USA:n väestölle aiheutuu radonista vuosittain 3 000 33 000 kuolemaan johtavaa keuhkosyöpätapausta. Suomeen sovellettuna vastaava luku olisi 100 1 000. Vuonna 1997 julkaistiin niin sanottu meta-analyysi, jossa oli yhdistetty tulokset kahdeksasta suurimmasta, laajuudeltaan vähintään 200 keuhkosyöpätapausta käsittävästä huoneilman radontutkimuksesta. Tutkimukset oli tehty useissa maissa, ja myös kaksi suomalaista tutkimusta oli mukana. Tulokset osoittivat, että pitkäaikainen asuminen 150 Bq/m 3 pitoisuudessa nosti keuhkosyöpäriskiä 14 prosenttia verrattuna radonille altistumattomien henkilöiden riskiin. Yhtäpitävä riskisuhde saatiin myös kaivostutkimusaineistosta, jossa rajoituttiin samantasoisiin altistuksiin kuin huoneilmatutkimuksessa. Tulokset olivat yhtäpitäviä meta-analyysin tulosten kanssa. Keuhkosyöpätapauksiksi muutettuina tulokset vastaavat Suomessa lukua 200 tapausta vuodessa. Sekä tupakointi että radon lisäävät keuhkosyöpäriskiä. Tupakoitsijan keuhkosyöpäriski vastaa tupakoimattoman henkilön elinikäistä asumista talossa, jonka sisäilman radonpitoisuus on 3 000 10 000 Bq/m 3. Tietty radonaltistus aiheuttaa tupakoitsijalle paljon suuremman lisäriskin kuin tupakoimattomalle. Tupakoinnin lopettaminen vähentää siis sekä tupakasta että radonista aiheutuvia keuhkosyöpiä. Toisaalta radonpitoisuuden alentaminen vähentää tupakoitsijan keuhkosyöpäriskiä. Kuriositeettina mainittakoon, että varsinkin Itävallassa on vieläkin radonhoitoloita, joiden uskotaan helpottavan mitä erilaisimpia sairauksia potevien ihmisten tilaa. Kyse on entisistä kaivoksista, joissa potilaat viettävät päivittäin muutamia tunteja kerrallaan viikkoja kestävien hoitojen ajan hengittäen erittäin radonpitoista ilmaa. 119
4.2 Radonlähteet Maaperän radonpitoinen ilma Merkittävin radonlähde pientaloissa on maaperän huokosilma, jonka radonpitoisuus on tyypillisesti 10 000 100 000 Bq/m 3. Ulkoilmaan päästessään radonpitoisuus laimenee ja on metrin korkeudella maanpinnasta enää noin 10 Bq/m 3. Pienikin ilmavirtaus maaperästä asuntoon riittää nostamaan sisäilman radonpitoisuuden satoihin becquereleihin kuutiometrissä. Rakennuspaikalle tuotava täyttömaa vaikuttaa osaltaan asunnon radonpitoisuuteen. Täyttömaan radonpitoisuus ei vähene lainkaan rakennuksen elinaikana, koska radonin lähtöaineen 238 U:n puoliintumisaika on 4,5 miljardia vuotta. Ulko- ja sisäilman välinen lämpötilaero aiheuttaa alipaineen, jonka takia rakennuspohjasta virtaa radonpitoista ilmaa perustuksen kautta asuntoon. Ilmavirtaus sisätiloihin on voimakkainta talvella, kun lämpötilaero sisäilman ja ulkoilman välillä on suurin. Merkittävin vuotokohta suomalaisissa rakennuksissa on maanvaraisen laatan ja sokkelin välinen rako. Radonpitoinen ilma pääsee virtaamaan myös sokkelissa ja maanvastai- Huoneilman radonpitoisuuteen vaikuttavat: 1. Rakennuksen alla ja ympärillä oleva maaperä 2. Täytemaa 3. Kallioperä 4. Talousvesi 5. Rakennusmateriaalit 6. Ilmanvaihto 6 6 100 Bq/m 3 4 10 Bq/m 3 2 5 1 2 1 10 000 100 000 Bq/m 3 3 1 3 1 KUVA 4.2 Huoneilman radonpitoisuuteen vaikuttavat tekijät 120
SÄTEILY YMPÄRISTÖSSÄ sessa seinässä, jos niissä on käytetty kevytsoraharkkoa. Vuotoja voi myös tapahtua putkia ja kaapeleita varten tehdyistä läpivienneistä. Radonpitoisten ilmavirtausten ehkäisy onkin tärkeimpiä radonturvalliselle perustukselle asetettavia vaatimuksia. Maaperän radonpitoinen ilma vaikuttaa myös kerrostaloissa ensimmäisen kerroksen radonpitoisuuteen. Jos asunnon alapuolella ei ole kellaria, vaan lattialaatta on valettu suoraan soran päälle, radonpitoisuus on keskimäärin yhtä suuri kuin pientaloissa. Koneellisen poistoilmanvaihdon aiheuttama alipaineisuus tehostaa maaperästä tulevan radonpitoisen ilman virtausta sisätiloihin. Maaperästä tuleva radon voi myös levitä ylempien kerrosten asuntoihin putkistokanavien ja porraskäytävien kautta. Rakennusmateriaalit radonlähteenä Kerrostalojen ylemmissä kerroksissa betonirakenteet ovat normaalisti ainoa radonin lähde. Sisäilman radonpitoisuus on niissä tyypillisesti 50 200 Bq/m 3 ja keskimäärin noin 70 Bq/m 3. Keskimääräistä suurempia pitoisuuksia esiintyy Kaakkois-Suomen kerrostaloissa, joissa betoniin käytettävän soran uraanipitoisuus on normaalia suurempi. Suomesta ei ole löydetty kerrostaloasuntoja, joissa rakennusmateriaalit olisivat aiheuttaneet enimmäispitoisuuden 400 Bq/m 3 ylityksiä, kun ilmanvaihtuvuus on ollut vähintään määräysten mukainen 0,5 h 1. Ruotsissa käytettiin rakennusmateriaalien tuotannossa radiumia sisältäviä kivilajeja (alunaliusketta) 1930-luvulta aina vuoteen 1975. Tästä syystä siellä onkin mitattu suuria radonpitoisuuksia myös kerrostaloissa. Suomessa radiumpitoista niin sanottua blåbetong-materiaalia on käytetty tiettävästi vain Ahvenanmaalla. Betonielementeistä tehdyissä pientaloissa rakennusmateriaaleista erittyvän radonin vaikutus on samanlainen kuin kerrostaloissa. Puu on Suomessa käytetyin pientalojen kantavien rakenteiden materiaali. Lattialaatta on kuitenkin usein betonista ja siitä aiheutuva radonpitoisuuden lisäys on tyypillisesti 10 30 Bq/m 3. Talousvedestä vapautuu radonia Talousvettä käytettäessä osa veteen liuenneesta radonista vapautuu hengitysilmaan (katso luvut 4.9 ja 5). Talousvesi voi olla huomattava 121
radonlähde, jos sen radonpitoisuus on suuri. Sisäilman radonpitoisuuden lisäys on keskimäärin 100 Bq/m 3, jos talousveden radonpitoisuus on 1 000 Bq/l. Näin suuria pitoisuuksia on yleensä vain kallioporakaivojen vedessä. Eniten radonia vapautuu astianpesukoneen, pyykinpesukoneen ja suihkun käytön yhteydessä. Suomessa kotitalouksien keskimääräisellä kulutustottumuksella noin 60 prosenttia veteen liuenneesta radonista vapautuu ilmaan. Asunnoissa, joissa käytetään porakaivovettä, talousveden radon voi lisätä merkittävästi radonin määrää ilmassa. Verkostovettä tai tavallisen rengaskaivon vettä käyttävissä asunnoissa talousvedestä ilmaan vapautuva radon on vain hyvin pieni lisä verrattuna rakennusten perustusten kautta tulevaan radonmäärään. 4.3 Radonin alueellinen esiintyminen Suomessa asuntojen keskimääräinen radonpitoisuus on suurimpia koko maailmassa. Suomalaisten asuntojen radonpitoisuuden vuosikeskiarvot ovat välillä 10 20 000 Bq/m 3. Hetkellisesti on mitattu jopa 100 000 Bq/m 3 ylittäviä pitoisuuksia. Säteilyturvakeskus suoritti vuosina 1990 1991 laajan satunnaisotantaan perustuvan tutkimuksen, jonka perusteella saatiin edustava kuva Suomen radontilanteesta (taulukko 4.1). Mitattuja asuntoja oli noin 3 000. Keskiarvo yli 200 Bq/m 3 yli 400 Bq/m 3 yli 800 Bq/m 3 (Bq/m 3 ) (%) asuntoa (lkm) (%) asuntoa (lkm) (%) asuntoa (lkm) Pientalot 145 17,9 209 000 5,0 59 000 1,4 16 000 Kerrostalot 80 1,6 16 000 0,8 7 000 0,3 3 000 Kaikki 120 12,3 225 000 3,6 66 000 1,0 19 000 TAULUKKO 4.1 Radonpitoisuuden keskiarvot sekä prosentit ja lukumäärät asunnoista, joissa radonpitoisuus ylittää 200, 400 ja 800 Bq/m 3 Lukuarvot perustuvat Säteilyturvakeskuksen otantatutkimukseen vuosilta 1990 1991. Radonkartoitus Radontutkimus aloitettiin Suomessa 1970-luvun alkupuolella. Radon nähtiin silloin lähinnä kaivosten työturvallisuuskysymyksenä. Tiedettiin myös, että Suomessa on kalliopohjavesiä, joissa esiintyy suuria radonpitoisuuksia. Sisäilman radonin arveltiinkin 1970-luvulla olevan ainoas- 122
SÄTEILY YMPÄRISTÖSSÄ taan porakaivovettä käyttävien asuntojen ongelma. Pidettiin myös mahdollisena vaikkei todennäköisenä että joistakin rakennusmateriaaleista saattaa erittyä suuria määriä radonia. Yhdysvalloissa ja Euroopassa huomattiin 1980-luvun alussa, että huoneilmassa voi olla suuri radonpitoisuus, vaikka porakaivovettä ei käytetä eivätkä rakennusmateriaalit sisällä normaalista poikkeavia määriä radiumia. Vuonna 1980 otettiin Säteilyturvakeskuksessa käyttöön menetelmiä, joilla voitiin mitata radonpitoisuuden pitkän aikavälin keskiarvo. Helppokäyttöisen ja halvan alfajälkimenetelmän myötä löydettiin vuoden 1980 lopulla ensimmäiset erittäin suuren radonpitoisuuden asunnot Itä-Uudeltamaalta. Niissä radonpitoisuus oli talvella jopa 40 000 Bq/m 3. Syy suuriin pitoisuuksiin ei johtunut porakaivovedestä, koska asunnoissa ei yleensä käytetty porakaivovettä; tai jos käytettiinkin, niin porakaivoveden radonpitoisuus oli pieni. Halpa mittausmenetelmä mahdollisti vuonna 1982 laajan kartoituksen, jonka perusteella saatiin yleiskuva sisäilman radonpitoisuuden maantieteellisestä jakaumasta. Korkeimman radonpitoisuuden alueeksi osoittautuivat Itä-Uusimaa ja Kymenlaakso. Syyksi korkeisiin radonpitoisuuksiin paljastuivat tavallista enemmän uraania sisältävä graniittinen kallioperä ja ilmaa hyvin läpäisevät harjut. Suunnitelmallisen radonkartoituksen avulla on pyritty löytämään ne asunnot, joissa radonpitoisuus ylittää 400 Bq/m 3 ja estämään, ettei enää rakennettaisi uusia taloja, joissa radonpitoisuus ylittää 200 Bq/m 3. Enimmäisarvon 400 Bq/m 3 ylitysten löytämiseksi Säteilyturvakeskus on laatinut kaikkiin Suomen kuntiin niin sanotun radonmittaussuunnitelman, jossa kunta on jaettu testialueisiin. Testialueiksi on rajattu läpäisevyydeltään erilaisia maaperäalueita kuten harjuja, savikoita, moreenialueita ja kallioalueita. Alueita on valittu myös kallioperän uraanipitoisuuden perusteella. Tieto uraanipitoisuudesta on saatu joko olemassa olevista mittaustuloksista tai on käytetty arvioita kivilajin tyypillisestä uraanipitoisuudesta. Tieto alueen maa- ja kallioperästä on selvitetty geologisista kartoista. Myös aiemmin suoritettuja huoneilman radonmittauksia on hyödynnetty. Ensimmäisen suunitelman toteuttamisen jälkeen on arvioitu, antavatko tulokset aihetta lisämittauksiin. Jatkosuunnitelmissa uudet mittaukset on osoitettu niille alueille, joilta on löytynyt enimmäisarvon ylityksiä. Enimmäisarvon ylittävien pitoisuuksien etsintä on tuottanut arvokasta tietoa myös uudisrakentajia varten. Tuloksia on käytetty hyväksi niin sanottujen radonennusteiden eli rakennusmaan yleispiirteisten radon- 123
luokitusten laadinnassa. Säteilyturvakeskus on laatinut radonennusteet Itä-Uudellemaalle, Kymen lääniin ja eräisiin yksittäisiin kuntiin. Ennusteessa rakennusmaa on luokiteltu sen mukaan, kuinka suuressa osassa pientaloja radonpitoisuudet 200 ja 400 Bq/m 3 tullaan ylittämään, jos rakennusvaiheessa ei mitenkään varauduta radonin torjuntaan. Sisäilman radonpitoisuudessa esiintyy suuria alueellisia ja paikallisia vaihteluita (taulukko 4.2 ja kuvat 4.3 ja 4.4). Merkittävimpänä syynä alueellisiin vaihteluihin ovat rakennuspaikan maa- ja kallioperän geologiset ominaisuudet. Radonpitoisuus on suurin taloissa, jotka on perustettu hyvin ilmaa läpäisevälle maaperälle ja tavallista enemmän uraania sisältävälle maa- ja kallioperälle. Harjut ja suurin osa reunamuodostumista, kuten esimerkiksi Salpausselät, koostuvat sora- ja hiekkakerroksista. Ne ovat syntyneet jäätikköjokien pyöristämästä kiviaineksesta ja läpäisevät ilmaa erittäin hyvin. Muut maalajit, kuten moreeni, siltti tai savi, ovat hiekkaa ja soraa tiiviimpiä eikä niissä tapahdu merkittäviä ilmavirtauksia. Kallio- ja maaperän uraanipitoisuus vaihtelee alueittain. Etelä- Suomen graniittialueilla ja erityisesti Kaakkois-Suomen rapakivigraniitin alueella uraanipitoisuus on yleensä suurempi kuin muualla. Suomessa moreenin uraanipitoisuus on keskimäärin noin 3 grammaa tonnissa (g/tn). Tämä vastaa 238 U-pitoisuutta 40 Bq/kg. Kaakkois- Suomen rapakivigraniittialueella uraanipitoisuus on keskimäärin noin 5 g/tn ja niin sanotun pohjagneissin alueella Itä-Suomessa ja Kainuussa noin 2 g/tn. Lähes koko Etelä-Suomen lääni ja Pirkanmaa muodostavat yhtenäisen korkean radonpitoisuuden alueen, jossa suuria radonpitoisuuksia esiintyy kauttaaltaan koko alueella niin tiiviille kuin läpäiseville maalajeille rakennetuissa taloissa. Suurimmat radonpitoisuudet on kuitenkin mitattu alueilla, joilla on sekä suuri uraanipitoisuus että läpäiseviä maalajeja. Tällainen alue on esimerkiksi Lahden seutu. Harjuille rakennetuissa taloissa radonpitoisuus on keskimäärin kaksin- ja jopa viisinkertainen verrattuna tiiviille maaperälle perustettujen talojen radonpitoisuuteen. Esimerkiksi Tampereella läpäisevälle maaperälle perustettujen pientaloasuntojen radonpitoisuus on keskimäärin 1000 Bq/m 3 ja tiiviille maaperälle perustettujen noin 200 Bq/m 3. 124
SÄTEILY YMPÄRISTÖSSÄ Radon asunnoissa keskiarvo (Bq/m 3 ) alle 100 100 200 200 400 yli 400 ei mittauksia KUVA 4.3 Asuntojen radonpitoisuuden keskiarvo 10 x 10 km ruuduissa Aineisto käsittää noin 38 700 pientaloasuntoa ja kerrostalon ensimmäisen kerroksen asuntoa. 125
Radon asunnoissa 200 Bq/m 3 ylitykset alle 1 % 1 10 % 10 25 % yli 25 % alle 10 mittausta KUVA 4.4 Radonpitoisuuden 200 Bq/m 3 ylittävien asuntojen prosentuaalinen osuus kunnissa Aineisto käsittää 58 500 pientaloasuntoa ja kerrostalon ensimmäisen kerroksen asuntoa. 126
SÄTEILY YMPÄRISTÖSSÄ Maakunta Mitattuja Aritm. ka Mediaani 200 Bq/m 3 400 Bq/m 3 Maksimi asuntoja (Bq/m 3 ) (Bq/m 3 ) ylitykset ylitykset (Bq/m 3 ) (%) (%) Uusimaa 9 458 180 120 27 7 4 500 Varsinais-Suomi 2 710 120 80 11 2 3 200 Itä-Uusimaa 4 052 370 200 51 23 13 000 Satakunta 1 557 100 70 7 2 1 900 Häme 5 366 280 170 40 15 10 900 Pirkanmaa 5 522 330 150 36 15 33 000 Päjät-Häme 6 064 440 230 56 28 16 000 Kymenlaakso 6 124 310 220 56 21 6 200 Etelä-Karjala 3 516 280 160 41 18 10 100 Etelä-Savo 1 385 120 80 11 3 1 600 Savo 1 382 90 70 5 1 1 100 Pohjois-Karjala 1 746 170 100 18 7 5 200 Keski-Suomi 2 832 150 110 19 5 2 600 Etelä-Pohjanmaa 932 90 60 5 2 1 700 Pohjanmaa 677 70 50 4 1 1 500 Keski-Pohjanmaa 450 80 60 5 1 600 Pohjois-Pohjanmaa 1 554 80 60 4 1 2 700 Kainuu 1 164 290 100 26 15 5 800 Lappi 1 831 160 100 18 6 4 700 Ahvenanmaa 194 130 90 15 3 790 TAULUKKO 4.2 Sisäilman radonpitoisuus maakunnittain Säteilyturvakeskuksen aineisto sisältää omakotitalot, paritalot, rivitalot ja kerrostalojen ensimmäisten kerrosten asunnot. Mitattuja asuntoja on yhteensä noin 58 500 kappaletta. Radonpitoisuus muissa maissa Asuntojen radonpitoisuus on suurinta Suomessa, Ruotsissa ja Tshekissä sekä USA:n itärannikolla. Merkittävimmät syyt ovat uraanipitoinen maaja kallioperä, ilmaa hyvin läpäisevä maaperä, rakennusten perustustapa, ilmanvaihto ja kylmä ilmasto. Kylmänä vuodenaikana radonpitoista ilmaa virtaa asuntoon enemmän kuin lämpimänä vuodenaikana. Pohjoismaissa kylmä jakso myös kestää pidempään kuin esimerkiksi Keski-Euroopassa. Kallioperä on uraanipitoista muissakin maissa kuin Suomessa ja Ruotsissa. Hyvin ilmaa läpäiseviä harjuja tavataan niissä Pohjois-Euroopan ja Pohjois-Amerikan maissa, jotka ovat olleet jääkauden aikana jäätikön peittämiä. Suomessa ja Ruotsissa harjut ovat kuitenkin erityisen soraval- 127
taisia muihin maihin verrattuna ja harjuja tavataan täällä enemmän kuin muualla. Läpäiseviä rakennusmaita on Euroopassa vuoristojen alarinteiden maanvyörymäalueilla sekä karstialueilla. Karstialueilla vesi on liuottanut kalkkikivestä koostuvaa kallioperää muodostaen luolia ja onkaloita, joissa radonpitoinen ilma voi liikkua. Asuntojen radonmittauksia on tehty useissa maissa. Hyvin suuria pitoisuuksia (jopa yli 10 000 Bq/m 3 ) tavataan sekä Pohjois- että Etelä-Euroopassa. Asuntojen radonpitoisuuden keskiarvoja eri maissa ei voi suoraan verrata toisiinsa, koska kaikkien maiden tilastot eivät perustu Suomen kaltaisiin edustaviin otantatutkimuksiin. Pohjoismaisia tilastoja voidaan kuitenkin pitää keskenään vertailukelpoisina (taulukko 4.3). UNSCEAR 2000 -raportin mukaan kaikkien maapallon asuntojen väestöllä painotettu radonpitoisuuden aritmeettinen keskiarvo on noin 40 Bq/m 3 ja geometrinen keskiarvo noin 30 Bq/m 3. TAULUKKO 4.3 Asuntojen radonpitoisuuden tilastolukuja Pohjoismaissa 4.4 Radonpitoisuuteen vaikuttavia tekijöitä Perustustapa ja radonpitoisuus Radonpitoisuus on selvästi suurempi 1980-luvulla ja sen jälkeen rakennetuissa taloissa kuin aiemmin rakennetuissa (taulukko 4.4). Ilmiö selittyy suurelta osin rakentamistavan muuttumisella. Maanvarainen laatta on korvannut aiemmin yleisesti käytetyn ryömintätilaisen perustuksen. Myös hyvin ilmaa läpäisevän kevytsoraharkon yleistyminen on kasvattanut radonpitoisuutta. Entiset kellarilliset rintamamiestalot on korvattu rinnetaloilla, joissa on oleskelutiloja alakerrassa ja yhteys yläkerran ja alakerran välillä on avoin. 128
SÄTEILY YMPÄRISTÖSSÄ Perustustapa Osuus Radonpitoisuuden Osuus kaikista Perusmuurin kaikista geometrinen ja 400 Bq/m 3 rakennusmateriaali pientaloista aritmeettinen ylittävistä keskiarvo pientaloista Tyypillinen Geom. Aritm. rakennusvuosi 1) (%) (Bq/m 3 ) (Bq/m 3 ) (%) Maanvarainen laatta, ei kellaria, perusmuuri valubetonia, 1969 1984 34 117 174 42 Maanvarainen laatta, ei kellaria, perusmuuri kevytsoraharkoista, 1983 1988 8 168 230 18 Maanvarainen reunajäykistetty laatta 2), ei kellaria, 1973 1983 9 81 102 1 Tuulettuva alapohja eli ryömintätila, 1928 1955 15 77 114 7 Kellarillinen talo, ovi ja portaat kellariin tai käynti ulkokautta, 1952 1967 27 80 123 16 Rinnetalo, perusmuuri betonia, avoin portaikko alimpaan kerrokseen, 1960 1979 4 147 250 10 Rinnetalo, perusmuuri kevytsoraharkoista, avoin portaikko alimpaan kerrokseen, 1978 1988 3 184 280 6 Kaikki pientalot 100 98 145 100 1) Pientalokannan rakennusvuoden jakauman 25 % ja 75 % kvartiilit vuonna 1990 2) Reunajäykistetyn laatan tunnistaminen on kyselylomakkeen vaikeimpia kohtia ja asunnot kuuluvatkin osaksi aikaisempiin sokkelilla ja erillisellä maanvaraisella laatalla varustettuihin taloihin. 400 Bq/m 3 ylittävissä taloissa valinta on tarkastettu. TAULUKKO 4.4 Pientalojen perustamistavan vaikutus radonpitoisuuteen vuosina 1990 1991 suoritetun otantatutkimuksen perusteella Tuulettuvalla alapohjalla eli ryömintätilalla (kuva 4.5) varustetuissa taloissa radonpitoisuudet ovat pienimpiä. Jos alapohjan ilmanvaihto on vähäistä ja alapohjarakenteet läpäisevät ilmaa, voi näissäkin taloissa olla kohonneita radonpitoisuuksia. Maanvaraisen laatan merkittävimpiä vuotoreittejä ovat laatan ja seinärakenteiden väliset saumat (kuva 4.6). Betoninen lattialaatta kutistuu kuivuessaan ja laatan reuna-alueelle syntyy 1 5 millimetrin rako. Laatan laajuus vaikuttaa raon kokoon. Raon leveys ei kuitenkaan oleellisesti vaikuta virtauksen suuruuteen. Maaperän ilmanläpäisevyys on merkittävin vuotovir- 129